|
Рассматриваемый пример, когда в качестве предоконечного каскада используется параллельно управляемый каскад типа SRPP,
чаще всего подразумевает применение в данном каскаде идентичных верхней и нижней ламп. На практике такое требование не представляется
столь категоричным, хотя автор не встречал ощутимых преимуществ при использовании ламп различных типов, да к тому же и расчеты
при использовании идентичных ламп оказываются проще. Лампы включены последовательно (следовательно, величина протекающего
по ним тока одинакова), они идентичны и поэтому на анод одной из ламп (нижней) должно прикладываться напряжение, равное
половине высоковольтного питающего напряжения VHT Следовательно, при расчетах можно исходить из условия,
что нижняя лампа представляет каскад с общим катодом, а анодное напряжение Va = 0,5 VHT.
Режим работы ламп типа 6N5, при котором Iа > 8 мА при постоянном значении анодной
нагрузки, является идеальным, то есть другими словами, он обеспечивает наименьшие искажения. Поэтому анодный ток задается
равным 8 мА, при этом напряжение смещения между сеткой и катодом Vgk должно быть равно примерно
3,4 В.
В качестве заключения необходимо отметить следующее: возбуждение оконечного каскада при рассчитанной выше величине входной
шунтирующей емкости оконечного каскада 200 пФ на частоте 20 кГц и среднеквадратическом значении напряжения VRMS,
равном 19 В, требует среднеквадратического значения тока входного сигнала примерно 0,48 мА (что соответствует величине
удвоенного амплитудного значения
тока примерно 1,3 мА). Выбранное значение тока 8 мА для предоконечного каскада типа SRPP является достаточным для обеспечения
требуемого тока сигнала без опасности внесения дополнительных искажений.
Создание напряжения смещения предоконечному каскаду
Напряжение смещения на верхнюю лампу параллельно управляемого каскада SRPP, применяемого в рассматриваемом примере в
качестве предоконечного, должно задаваться резистором, не шунтированным конденсатором, так как в противном случае будет отсутствовать
сигнал управления лампой, однако для нижней лампы требования к цепи смещения оказываются менее жесткими.
Для задания катодного смещения нижней лампы можно использовать резистор с сопротивлением 430 Ом, параллельно которому
включается конденсатор с требуемой емкостью. Однако, при настройке каскадов усилителя мощности зачастую требуется корректировка
напряжения смещения по критерию сведения к минимуму нелинейных искажений. Так как каждая лампа в усилительном каскаде типа
SRPP работает только с половиной возможного значения высоковольтного напряжения (ограничивая размах амплитуд сигнала), корректировка
режимов после учета минимизации искажений или перегрузки становится невозможной, поэтому оказывается целесообразнее использовать
фиксированное значение смещения на нижней лампе. Фиксированное смещение может быть обеспечено сеточным выпрямителем смещения
либо заданием катодного смещения полупроводниковым диодом. Вариант сеточного смещения с отдельным выпрямителем более дорог,
но вариант катодного смещения полупроводниковым диодом может привести к увеличению искажений. К счастью, измерения, выполненные
автором, показали, что даже для такого каскада, как SRPP, обладающего не лучшими искажениями, при выбранных уровнях сигнала
дополнительные искажения, вносимые использованием для катодного смещения светоизлучающего диода, оказались незначительными,
а время восстановления каскада после перегрузки — малым.
Оценка значений выходного сопротивления и коэффициента усиления каскада предоконечного усиления
Интуитивно можно ожидать, что выходное сопротивление параллельно управляемого каскада типа SRPP, применяемого в рассматриваемом
примере в качестве каскада предоконечного усиления, окажется достаточно низким, но это также может быть подтверждено несложным
расчетом:
Для рассматриваемого варианта усилителя измеренное значение статического внутреннего коэффициента усиления ламп m равно
21, а эквивалентное внутреннее сопротивление ламп rа равно 7,1 кОм. Расчет по вышеприведенной
формуле дает следующий приблизительный результат: rоиt = 2,3 кОм, который
позволяет использовать ограничивающий катодный резистор сопротивлением 1 кОм для снижения вероятности паразитной ВЧ автогенерации
каскада SRPP.
Значение коэффициента усиления всего параллельно управляемого каскада SRPP составляет примерно 14, а так как для возбуждения
выходного каскада необходимо входное напряжение примерно 18 В среднеквадратического значения, то на предоконечный каскад
необходимо подавать примерно 1,3 В среднеквадратического значения входного напряжения для возбуждения усилителя при номинальной
выходной мощностью. Это достаточно удобный результат, так как позволяет использовать усилитель для работы со стандартным
CD плеером, имеющем выходное напряжение 2 В среднеквадратического значения, причем практически с трехдецибельным запасом.
Какова же роль обратной связи?
Среди современных разработчиков считается «модным» в однотактных усилителях с несимметричным выходом полностью отказываться
от использования межкаскадной отрицательной обратной связи. Выдвигаются аргументы, что искажения в таких усилителях обусловлены,
в основном, вторыми гармониками, к которым наименее восприимчиво человеческое ухо и интенсивность которых пропорциональна
уровню выходной мощности. При этом обратная связь могла бы сдвигать гармоничные искажения вверх по частоте, туда, где они
будут более заметными. Эти аргументы кажутся правдоподобными только при том условии, что искажения составляют менее 5% полной
выходной мощности, тогда как уже давно выполненные тщательные исследования не смогли установить наличия искажений по второй
гармонике, которые были бы ниже уровня 5%. К сожалению, эти исследования были выполнены задолго до того, как громкоговорители
с низким уровнем искажений, такие, например, как полнодиапазонный электростатический громкоговоритель типа Quad ESL57, стали
доступны рядовым разработчикам, поэтому правомерность такого утверждения в настоящее время становится еще более спорной.
Тем ни менее, слабая локальная обратная связь может быть использована в выходном каскаде, путем подачи выходного напряжения
усилителя со вторичной обмотки выходного трансформатора в катодную цепь лампы оконечного каскада.
Подведение итогов разработки конструкции
После того, как детальный разбор конструкции завершен, неплохо было бы оценить готовую конструкцию в целом с точки зрения
ее возможного использования. По итогам рассуждений, можно составить принципиальную схему разработанного усилителя мощности,
приведенную на рис. 7.30а и 7.30б. Укажем некоторые уже известные параметры усилителя: Ожидаемая выходная мощность: ≈
6 Вт с уровнем искажений ≈ 8% Входная чувствительность: ≈ 1,3 В среднеквадратического значения (при номинальной
выходной мощности)
Усилитель был собран и проверен на соответствие его реальных характеристик ожидаемым. Общая масса усилителя составила
29 кг, если же пересчитать иначе, то менее 4,5 кг на один ватт стереофонической мощности. По сравнению с двухтактным усилителем
он значительно тяжелее по весу и дороже при достижении ограниченных результатов, но точно такие же аргументы будут выдвигаться
разработчиками усилителей на полупроводниковых приборах в качестве критики ламповых усилителей. Ламповые усилители в современном
мире электроники — это все равно, что паровые двигатели в нашу эпоху, и точно так же являются предметом страстного увлечения.
|
